Taajuusmuuttajien energian takaisinkytkentälaitteiden toimittajat muistuttavat, että perinteisissä yleiskäyttöisistä taajuusmuuttajista, asynkronimoottoreista ja mekaanisista kuormista koostuvissa taajuussäätöjärjestelmissä moottorin välittämän potentiaalisen kuormituksen laskiessa moottori voi olla regeneratiivisessa jarrutustilassa. Tai kun moottori hidastuu suuresta nopeudesta pieneen nopeuteen (mukaan lukien pysäköinti), taajuus voi laskea äkillisesti, mutta moottorin mekaanisen inertian vuoksi se voi olla regeneratiivisessa energiantuotantotilassa. Siirtojärjestelmään varastoitu mekaaninen energia muunnetaan moottorin avulla sähköenergiaksi ja lähetetään takaisin invertterin tasavirtapiiriin invertterin kuuden vapaasti pyörivän diodin kautta. Tällöin invertteri on tasasuunnatussa tilassa. Jos tässä vaiheessa ei tehdä mitään energiankulutusta taajuusmuuttajassa, tämä energia aiheuttaa välipiirin energian varastointikondensaattorin jännitteen nousun. Jos jarrutus on liian nopea tai mekaaninen kuormitus on suuri, tämä energia voi vahingoittaa taajuusmuuttajaa, joten meidän tulisi miettiä, miten tätä energiaa voidaan hyödyntää.
Yleisesti ottaen taajuusmuuttajissa regeneratiivisen energian käsittelyyn on kaksi yleisesti käytettyä tapaa: (1) sen johtaminen "jarrutusvastukseen", joka on keinotekoisesti kytketty rinnan kondensaattorin kanssa tasavirtapiirissä, mitä kutsutaan tehojarrutustilaksi; (2) Jos se syötetään takaisin sähköverkkoon, sitä kutsutaan takaisinkytkentäjarrutustilaksi (tunnetaan myös regeneratiivisen jarrutuksen tilana). On olemassa toinenkin jarrutusmenetelmä, nimittäin tasavirtajarrutus, jota voidaan käyttää tilanteissa, joissa tarvitaan tarkkaa pysäköintiä tai kun jarrumoottori pyörii epäsäännöllisesti ulkoisten tekijöiden vuoksi ennen käynnistystä.
Taajuusmuunnostekniikan kehittyessä taajuusmuuttajajarrutuksen suunnittelulla ja soveltamisella, erityisesti uudella "energian takaisinkytkentäjarrutuksen" jarrutusmenetelmällä, on "takaisinkytkentäjarrutuksen" ja korkean käyttötehokkuuden edut sekä "energiankulutusjarrutuksen" edut, joilla ei ole sähköverkon saastumista ja korkea luotettavuus.
Energiankulutus jarrutuksessa
Tasavirtapiiriin asetetulla jarruvastuksella moottorin regeneratiivisen sähköenergian absorbointiin käytetään energiankulutusjarrutusta, jonka etuna on yksinkertainen rakenne; ei saastuta sähköverkkoa (verrattuna takaisinkytkentäsäätöön) ja alhaiset kustannukset; haittana on alhainen käyttötehokkuus, erityisesti tiheän jarrutuksen aikana, mikä kuluttaa paljon energiaa ja lisää jarruvastuksen kapasiteettia.
Yleisesti ottaen pienitehoisissa taajuusmuuttajissa (alle 22 kW) on sisäänrakennettu jarruyksikkö, joka vaatii vain ulkoisen jarruvastuksen. Suuritehoisissa taajuusmuuttajissa (yli 22 kW) tarvitaan ulkoiset jarruyksiköt ja jarruvastukset.
Takaisinkytkentäjarrutus
Energiatakaisinkytkentäjarrutuksen saavuttamiseksi tarvitaan olosuhteita, kuten jännitteen säätö samalla taajuudella ja vaiheella, takaisinkytkentävirran säätö jne. Siinä käytetään aktiivista invertteritekniikkaa regeneroidun sähköenergian muuntamiseksi saman taajuuden ja vaiheen vaihtovirraksi kuin sähköverkossa ja sen palauttamiseksi verkkoon, jolloin jarrutus saavutetaan. Takaisinkytkentäjarrutuksen etuna on, että sähköenergian takaisinkytkentä parantaa järjestelmän hyötysuhdetta. Haittapuolena on, että: (1) tätä takaisinkytkentäjarrutusmenetelmää voidaan käyttää vain vakaalla verkkojännitteellä, joka ei ole altis häiriöille (verkkojännitteen vaihtelu enintään 10 %). Koska sähköntuotantojarrutuksen aikana, jos sähköverkon jännitevika-aika on yli 2 ms, voi tapahtua kommutointihäiriö ja komponentit voivat vaurioitua. (2) Takaisinkytkennän aikana sähköverkkoon tulee harmonista saastumista. (3) Ohjaus on monimutkaista ja kustannukset ovat korkeat.
Uusi jarrutusmenetelmä (kondensaattoritakaisinkytkentäjarrutus)
Energian takaisinkytkentätekniikka käyttää IGBT:tä tasasuuntaussiltana, ja IGBT-toimintomoduuli voi saavuttaa kaksisuuntaisen energiankulun samalla, kun se käyttää nopeita DSP-siruja PWM-ohjauspulssien tuottamiseen. Toisaalta se voi kääntää kondensaattoriin varastoidun sähköenergian takaisin sähköverkkoon; toisaalta tulotehokerrointa voidaan myös säätää harmonisen saastumisen poistamiseksi sähköverkosta.
Virrankulutuksen aikana tasasuuntausohjausyksikön DSP tuottaa kuusi korkeataajuista PWM-pulssia, jotka ohjaavat kuuden tasasuuntauspuolen IGBT:n johtumista ja katkaisua. IGBT:n johtuminen ja katkaisu toimivat yhdessä reaktoreiden kanssa tuottaakseen tulojännitteen vaiheen mukaisen sinivirran aaltomuodon, mikä eliminoi tasasuuntaussillan synnyttämät harmoniset yliaallot ja estää harmonisen saastumisen sähköverkkoon.
Sähköntuotantotilassa energia syötetään takaisin tasavirtakiskoon invertteripuolen diodin kautta, ja sen kertyessä myös tasavirtakiskon jännite kasvaa. Kun se ylittää tietyn arvon, tasasuuntaajan puolen energian takaisinkytkentäosa käynnistyy ja muuttaa tasavirran vaihtovirraksi. Vaiheen ja amplitudin säädön jälkeen se syötetään takaisin vaihtovirtaverkkoon energiansäästövaikutusten saavuttamiseksi.